Kimyoviy muvozanat

Muvozanat konstantasi va uning mohiyati. Vodorod yoddan vodorod yoddi hosil bo’lish reaksiyasini N₂+J₂=2HJ ning tezligi reaksiya uchun olingan moddalar konsentratsiyalari ko’paytmasiga proporsional bo’ladi:

Bu yerda k-to’g’ri reaksiyaning tezlik konstantasi, [H],[J] vodorod va yodning moyar konsentratsiyasi. Vodorod yodidning hosil bo’lishi bilan teskari jarayon boshlanadi; uning   tezligi vodorod yodid konsentratsiyasiga proporsionaldir.  =k [HJ], bu yerda k-teskari reaksiyaning tzlik konstantasi [HJ]-vodorod yodidning molyar konsentratsiyasi. Vaqt o’tishi bilan kamayib, ortiib boradi; muvozanat vaqtida to’g’ri va teskari jaryonlarning tezligi tenglashadi. U holda  =  bo’lib sistema kimyoviy muvozanat holatiga keladi. Demak, kimyoviy muvozanat harakat to’xtamaydi, chunki bu holat bir-biriga qarama-qarshi borayotgan ikki jarayon tezliklarini tenglashish holatidir:  =  bo’lsa

;  ;  ;  :

Bu tenglama [H], [J] va [HJ] reaksiyada ishtirok etayotgan moddalarning muvozanat konsetarasiyasi (ya`ni H va J nig reaksiyaga kirishmay qolgan konsentratsiyalari bo’lsa, HJ ning muvozanat haror topganida hosil bo’lgan konsetrasiyasidir.) quyida ifoda: 

qiymati muvozanat konstantasi nomi bilan yuritiladi. Demak, N₂ + J₂ = 2HJ muvozanat konstantasi; bilan ifodalanib, bu tenglama ayni sistema uchun massalar ta’siri qonunini aks ettiradi. Agar sistemada aA+bV=sS+dD tenglamasi bilan tasvirlanadigan muvozanat holati haror topsa, uning konstantasi tenglamasi bilan ifodalanadi. Bu ifoda massalar ta`siri qonunining umuiy ko’rinishi bo’ilb, quyidagicha tariflanadi.

• 
  
  "Kiyoviy muvozanat davomida reaksiya mahsulotlari kosentrasiyalari ko’paytmasiga nisbati o’zgarmas haroratda d oimiy kattalikdir.
  

K ning qiymati reaksiyaga kirishuvchi moddalarning tabiati va haroratiga bog’liq, lekin aralashmadagi moddalarning konsenrasiyasi, bosimi, begona qo’shimchalar ishtirok etish-etmasligiga bog’liq emas. Katalizator faqat muvozanat holatining qaror topishini tezlashtirish mumkin, lekin reaksiyaning unumini oshira olmaydi. K ning qiymati qanchalik katta bo’lsa, reaksiya shunchalik ko’p unum beradi. Shu sabali K ni bilish kimyo va kimyoviy texnalogiya uchun nihoyatda katta ahamiyatga ega.

Bir-biridan sirt chegaralari bilan ajralgan moddalar sistemasi geterogen sistema deb ataladi. Geterogen sistemalarda bo’ladigan reaksiyalarning muvozanat konstantalarini ko’rib chiqamiz. Geterogen sistemalardagi kimyoviy muvozanat uchun massalar ta’siri qonunini tatbiq etishda qo’shimcha kiritishga to’g’ri keladi: suyuq va qattiq fazalardagi moddalarning gaz fazadagi parsial bosimlari o’zgarmas qiymatlar muvozanat konstantasi ifodasiga kiritilmaydi. Geterogen sistemada faqat gazsimon qisimning parsial bosimgina (yoki eritma konsentratsiyasigina muvozanat konstanta ifodasiga yoziladi.). Misol tariqasida ohaktosh (kalsiy karbonat) ning parchalanishni ko’rib chiqamiz. Ohaktosh SaSO₃ berk idishda qizdirilsa:

SaSO₃ = SaO + SO₂

Reaksiya sodir bo’lib, muvozanat haror topadi. Agar bu reaksiya gaz fazada gomogen reaksiya sifatida sodir bo’lsa edi, uning muvozanat konstantasi quyidagi tenglama bilan ifodalanar edi.

Lekin geterogen sistemali kalsiy oksid va kalsiy karbonat bug’larining bosimi (Ra SO) ayni haroratda o’zgarmas kattaliklar bo’lgani uchun, ularning nisbatini o’zgarmas qiymat bilan almashtirishimiz mumkin.

U vaqtida; K_m = K * R_SO2, Bundan R_SO2 = Sonst kelib chiqadi.

Bu tenglamadan ko’rinib turibdiki, SaSO₃ parchalanganda hosil bo’lgan SO₂ ning bosimi istalgan temperturada aynan shu haroratga mos bo’lgan o’zgarmas kattalikdir. Bu bosim SaSO₃ ning dissotsiyalanish bosimi yoki bug’ bosimi deb ataladi. Uning qiymati faqat haroratga bog’liq, lekin sistemadagi SaSO₃ va SaO miqdoriga bog’liq emas. Misol tariqasida SO₂ bilan cho’g’ holatdagi ko’mir orasidagi reaksiya SO₂ + S = 2SO

Ning muvozanatini qarab chiqamiz.

Bu reaksiyaning muvozanat konstantasi ifodasiga S ning konsentratsiyasi yozilmaydi, chunki uning konsentratsiyasi doimiy sondir, demak:

Reaksiyaning boshlanish davridagi tezligi, reaksiya uchun olingan dastlabki moddalar konsentrasiyalari kupaytmasi bilan aniklanadi, bunda tugri reaksiyaning tezligi maksimal kiymatga ega buladi. Teskari reaksiya tezligi esa 0 ga teng buladi. Tugri reaksiya tezligi vakt utishi bilan kamayadi, chunki H₂ va J₂ konsentrasiyalari kamayib boradi va HJ maxsulotning konsentrasiyasi ortib boradi, shuning uchun teskari reaksiya tezligi hxam ortadi. Nixoyat, shunday bir payt keladiki, bunda V₁=V₂ buladi va sistemada kimyoviy muvozanat karor topadi. Demak, vakt birligida xosil bulayotgan va parchalanayotgan HJ molekulalarining soni bir biriga teng bo’ladi:
V₁=V₂ yoki K₁[H₂][J₂]=K₂[HJ]² yoki 

K₁ va K₂ o’zgarmas qiymatlar bo’lgani uchun ularning nisbatlari ham o’zgarmas qiymatdir, ya'ni:

 

bu yerda, K- kimyoviy muvozanat konstantasi deyiladi. Umumiy holda qaytar reaksiya aA+bB=cC+dD uchun muvozanat konstantasi quyidagicha

Agar kimyoviy muvozanatda turgan sistemaga, reaksiyada ishtirok etayotgan moddalardan birortasini qo’shsak, tugri va teskari reaksiya tezliklari o’zgaradi, vaqt o’tishi bilan asta-sekin yana muvozanat qaror topadi. Yangi muvozanat xolatda reaksiyada ishtirok etayotgan hamma moddalarning konsentrasiyalari dastlabki konsentrasiyalardan farq qiladi, lekin muvozanat konstanta o’zgarmay qoladi.

Reaksiya muhiti o’zgartirilmasa, muvozanat holat o’zgarmaydi. Kimyoviy muvozanatga quyidagi parametrlar ta'sir etadi.

1) Reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentrasiyasi.

2) temperatura.

3) bosim (gazsimon moddalar bulsa).

(Katalizator esa fakat reaksiya tezligini uzgartiradi).

Ushbu parametrlarning birortasini o’zgarishi kimyoviy muvozanatni siljishiga olib keladi. Tashqi faktorlar (bosim, temperatura, moddalar konsentrasiyasi) dan birortasini o’zgarishi natijasida muvozanatni qaysi tomonga siljishini Le-Shatelye prinsipi (1884 y) quyidagicha ifodalaydi;

kimyoviy muvozanat holatida turgan sistemada biror tashqi parametrdan biri (temperatura, bosim yoki kinsentrtratsiya) o’zgartirilsa, kimyoviy muvozanat shu o’zgargan ta’sirni kamaytiruvchi reaksiya tomonga siljiydi.
Reaksiyaga ta'sir etuvchi faktorlarni ko’rib chiqaylik.

Tashqi muhitni (bosim, temperatura va moddalar konsentratsiyasini) o’zgartirish orqali muvozanatda turgan sistemaning tarkibini o’zgartirish, ya’ni muvozanatni siljitish mumkin. Muvozanatning siljishi 1884-yilda ta’riflangan umumiy qoidaga – Le Shatelye prinsipiga bo’ysunadi.